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第1章 高楼钢结构的类型、特征和设计要点1

1.1 全钢结构1

1.1.1 钢构件的构造要求1

1.1.1.1 杆件截面形状1

1.1.1.2 抗风设计1

1.1.1.3 抗震设计4

1.1.2 结构性能6

1.1.3 结构用钢量7

1.1.4 结构造价与综合经济效益7

1.1.5 国内外全钢结构高楼工程概况8

1.2 钢-混凝土混合结构9

1.2.1 混合结构体系的组成9

1.2.2 混合结构的特点11

1.2.3 混合结构的性能12

1.2.4 混合结构抗震设计12

1.2.5 混合结构高楼工程概况14

1.3 型钢混凝土结构18

1.3.1 型钢混凝土结构的组成18

1.3.2 型钢混凝土结构的性能和特点18

1.3.3 型钢混凝土结构的工程应用和适用范围20

1.3.4 型钢混凝土结构设计要点20

1.3.5 型钢混凝土结构构造要求23

1.3.5.1 一般构造要求23

1.3.5.2 梁、柱构造要求26

1.3.6 型钢混凝土结构高楼工程概况29

1.4 钢管混凝土结构30

1.4.1 钢管混凝土结构特征30

1.4.2 钢管混凝土杆件材料31

1.4.3 钢管混凝土结构的应用与发展32

1.4.4 钢管混凝土杆件的性能32

1.4.5 钢管混凝土结构的特点37

1.4.6 钢管混凝土结构设计要点39

1.4.7 钢管混凝土结构高层建筑工程概况42

第2章 高楼结构方案与构件布置44

2.1 房屋体型44

2.1.1 建筑平面形状44

2.1.2 建筑立面形状46

2.2 承重构件的布置47

2.2.1 竖向承重构件47

2.2.2 楼盖承重构件49

2.3 抗侧力构件的类型53

2.3.1 高楼结构设计特点53

2.3.2 抗侧力构件的基本形式54

2.3.3 抗侧力构件的分类54

2.3.4 侧力作用下几种构件的变形状态55

2.3.5 抗侧力结构的优化57

2.3.6 承重构件和抗侧力构件的用钢量61

2.4 房屋高度和高宽比61

2.4.1 基本概念61

2.4.2 全钢结构62

2.4.3 钢-混凝土混合结构64

2.5 高楼结构发展趋势65

2.5.1 材料高性能化65

2.5.2 建筑轻量化66

2.5.3 构件立体化66

2.5.4 巨柱周边化66

2.5.5 支撑大型化67

2.5.6 体形圆锥化68

2.5.7 结构混合化71

2.5.8 动力反应智能化72

第3章 结构材料74

3.1 结构钢74

3.1.1 钢材性能74

3.1.2 国产钢材75

3.1.3 国外钢材83

3.2 焊接材料89

3.3 螺栓与栓钉95

3.3.1 高强度螺栓95

3.3.2 圆柱头栓钉100

3.3.3 锚栓101

3.4 钢筋混凝土材料102

第4章 单一结构体系103

4.1 框架体系103

4.1.1 结构体系的组成103

4.1.2 结构特征104

4.1.3 框架设计要点106

4.1.4 框架结构杆件长细比和板件宽厚比的要求108

4.1.5 框架梁-柱节点设计111

4.1.6 框架体系适用房屋高度119

4.1.7 工程实例120

1 北京长富宫中心——钢框架体系120

2 印第安纳广场大厦——钢框架体系121

3 台北荣民医院大楼——钢框架体系122

4 福克斯广场大厦——钢框架体系123

5 达拉斯中枢大厦——型钢混凝土框架体系124

6 大阪奇艾思大厦——钢管混凝土框架体系125

4.2 框筒体系127

4.2.1 框筒结构的特征127

4.2.2 框筒受力特点129

4.2.3 圆形框筒与矩形框筒的比较131

4.2.4 框筒设计要点135

4.2.5 框筒底层扩大柱距的对策137

4.2.6 全钢结构框筒体系工程实例139

7 第一银行塔楼139

8 标准石油公司大楼139

9 世界贸易中心140

10 波士顿办公大楼142

11 城市协会大厦142

12 加利弗尼亚广场大厦143

4.2.7 型钢混凝土框筒体系工程实例144

13 德克萨斯商业大厦144

14 休斯敦美洲大厦145

4.2.8 钢管混凝土框筒体系工程实例146

15 爱尔莎塔楼146

4.2.9 钢框架-混凝土框筒体系149

4.2.9.1 结构体系的组成149

4.2.9.2 抗震构造措施149

4.2.9.3 工程实例150

16 贝壳广场大厦150

17 国民广场大厦151

4.3 支撑框筒体系151

4.3.1 支撑框筒的产生151

4.3.2 支撑框筒结构体系的构成152

4.3.3 支撑框筒结构的受力特点152

4.3.4 支撑框筒束体系153

4.3.5 支撑框筒的设计要点154

4.3.6 工程实例154

18 第一国际广场大厦——全钢结构支撑框筒体系154

19 约翰·汉考克大厦——全钢结构支撑框筒体系156

20 Shimizu大厦——钢管混凝土柱支撑框筒体系158

4.4 抗剪幕墙框筒体系158

4.4.1 结构体系的组成158

4.4.2 结构特征159

4.4.3 构件受力状态159

4.4.4 工程实例160

21 梅隆银行大厦160

4.5 框筒束体系161

4.5.1 结构体系的组成161

4.5.2 框筒束的适用范围162

4.5.3 框筒束的受力特点163

4.5.4 框筒束的设计要点164

4.5.5 工程实例165

22 西尔斯塔楼——方形框筒束165

23 艾伦大厦——长矩形框筒束167

24 新宿I－LAND塔楼——长矩形框筒束168

25 联合银行大楼—异形框筒束170

4.6 大型立体支撑体系171

4.6.1 结构体系的组成171

4.6.2 结构的受力状态172

4.6.3 构件的受力特点172

4.6.4 并联大型立体支撑体系173

4.6.5 大型立体支撑设计要点174

4.6.6 全钢结构大型立体支撑体系工程实例174

26 联邦银行大厦174

27 花旗银行大厦175

28 上海21世纪大厦176

29 亚洲企业中心大厦179

30 旧金山铝业公司总部大厦179

4.6.7 混合结构支撑筒体系工程实例182

31 香港中国银行大楼182

32 依侬中心大厦184

4.7 周边大型支撑体系185

4.7.1 结构体系的组成185

4.7.2 工程实例186

33 西南银行大楼186

4.8 巨型框架体系187

4.8.1 建筑的功能要求187

4.8.2 结构体系的组成187

4.8.3 构件受力特点188

4.8.4 钢结构巨型框架体系工程实例188

34 东京市政厅大厦188

35 神户TC大厦189

36 日本电器总社塔楼191

37 信用银行大楼193

38 四川航空大楼195

39 东日本国铁大厦197

40 日本动力智能大厦199

4.8.5 钢管混凝土巨型框架体系工程实例201

41 高雄国际广场大楼201

4.9 悬挂结构体系204

4.9.1 结构概况204

4.9.2 芯筒悬挂体系206

4.9.2.1 结构体系的组成206

4.9.2.2 结构变形特性207

4.9.2.3 耐震性能207

4.9.2.4 结构设计要点207

4.9.2.5 工程实例208

42 BMW办公大楼208

43 标准银行大楼209

44 新加坡国库大楼209

4.9.3 多筒悬挂体系210

4.9.3.1 结构体系的组成210

4.9.3.2 结构受力特点211

4.9.3.3 工程实例211

45 联邦储备银行211

46 沈阳国税局大厦212

4.9.4 钢构架悬挂体系213

4.9.4.1 结构体系的组成213

4.9.4.2 结构受力特点214

4.9.4.3 工程实例214

47 香港银行大楼214

4.10 多筒-钢梁结构体系215

4.10.1 结构特征215

4.10.2 工程实例215

48 保险公司大楼215

49 中保大厦216

第5章 双重结构体系218

5.1 框架-支撑体系218

5.1.1 结构特征218

5.1.2 竖向支撑的力学特性220

5.1.3 轴交支撑222

5.1.4 偏交支撑225

5.1.5 防屈曲支撑233

5.1.6 工程实例241

50 费加罗大厦——框架-轴交支撑体系241

51 霖园大饭店——框架-偏交支撑体系242

52 京唐饭店——框架-偏交支撑体系244

53 宏总亚太财经广场——框架-偏交支撑体系246

54 加拿大国家银行大楼——框架-跨层偏交支撑体系247

55 拜耳大西洋塔楼——框架-跨层轴交支撑体系248

56 第一中心银行大厦——框架-支撑体系248

57 日本ACT大厦——框架-跨层轴交支撑体系250

5.2 框架-墙板体系251

5.2.1 结构特征251

5.2.2 钢板剪力墙252

5.2.3 内藏钢板支撑剪力墙254

5.2.4 带竖缝混凝土墙板258

5.2.5 工程实例260

58 京城大厦——钢框架-墙板体系260

59 京王广场饭店——钢框架-墙板体系262

60 京广中心大厦——钢框架-墙板体系264

61 代官山高层公寓——型钢混凝土框-墙体系266

62 新达城广场大厦——钢管混凝土框-墙体系268

63 沈阳专网局大楼——钢管混凝土框-墙体系271

5.3 框架-支撑芯筒体系271

5.3.1 结构体系的组成271

5.3.2 结构的受力特点272

5.3.3 适用的房屋高度272

5.3.4 钢管混凝土框架-支撑芯筒体系工程实例272

64 太平洋第一中心大厦272

65 联盟广场大厦273

66 西雅图进口塔楼274

5.3.5 全钢结构框架-支撑芯筒体系工程实例274

67 洛杉矶第一州际世界中心274

5.4 支撑芯筒＋刚臂体系276

5.4.1 结构体系的组成276

5.4.2 结构有刚臂、无刚臂的比较277

5.4.3 增设刚臂的效果279

5.4.4 全钢结构支撑芯筒＋刚臂体系工程实例280

68 威斯康星大厦280

69 锦江饭店（分馆）280

70 天津国际贸易中心大厦282

71 匹兹堡美国钢铁公司总部大厦284

5.5 筒中筒体系286

5.5.1 结构体系的组成286

5.5.2 构件变形属性286

5.5.3 结构体系的受力特点287

5.5.4 钢结构筒中筒体系工程实例287

72 上海国际贸易中心大厦287

73 北京国贸中心大厦（一期）289

5.5.5 带墙板的钢结构筒中筒体系工程实例291

74 新宿三井大厦291

75 东京阳光大厦292

76 新宿行政大楼294

5.5.6 支撑内筒工程实例296

77 台湾远东世界中心296

5.5.7 “混凝土内筒-钢外筒”筒中筒体系298

5.5.8 型钢混凝土筒中筒体系工程实例300

78 陕西信息大厦300

79 上海环球金融中心大厦301

80 南宁宝都大厦304

81 海口金融大厦305

5.6 芯筒-框架体系308

5.6.1 结构体系的组成308

5.6.2 结构体系抗风抗震性能309

5.6.3 结构设计要点311

5.6.4 混凝土芯筒-钢框架体系工程实例312

82 蒙帕纳斯大厦312

83 阿拉空达塔楼313

84 纽约49号塔楼314

85 上海静安希尔顿饭店314

86 大连世界贸易大厦317

87 大连远洋大厦319

88 台中市乡林摩天大楼323

89 日本碳素横滨工厂办公楼325

90 日本海老名塔楼328

91 上海证券大厦330

92 新金桥大厦332

93 北京国贸中心大厦（二期）334

94 深圳发展中心大厦——混凝土偏筒-钢框架体系335

5.6.5 型钢混凝土结构“芯筒-框架”体系工程实例339

95 香格里拉饭店339

96 上海瑞金大厦340

97 休斯敦第一城市塔楼341

98 深圳八一大厦343

99 浦东国际金融大厦344

100 富林广场大厦347

101 上海世界金融大厦348

102 广州汽车大厦350

5.6.6 钢管混凝土结构“芯筒-框架”体系工程实例352

103 合银广场大厦352

104 广州新中国大厦356

105 广州南航大厦360

106 深圳信息中心大厦361

107 厦门金源大厦363

108 天津今晚报大厦364

109 深圳赛格广场大厦365

110 墨尔本联邦中心大厦371

111 深圳地王大厦371

112 香港长江中心大厦378

5.7 芯筒-翼柱体系380

5.7.1 结构体系的组成380

5.7.2 结构受力特点381

5.7.3 工程实例381

113 国家银行广场大厦381

114 香港中环东北大楼383

115 金茂大厦384

116 台北市国际金融中心大厦388

117 北京冠城园A楼392

118 米格林-拜特勒大厦394

5.8 叠置式混合结构体系395

5.8.1 高楼结构设计概念的演化395

5.8.2 叠置式混合结构体系的组成396

5.8.3 工程实例396

119 哈利法塔楼396

附录401

附录A 国产型钢的规格及截面特性401

A.1 圆钢管401

A.1.1 结构用无缝钢管401

A.1.2 直缝电焊钢管406

A.1.3 螺旋焊钢管409

A.2 热轧H型钢和剖分T型钢412

A.2.1 热轧轻型H型钢412

A.2.2 热轧H型钢413

A.2.3 热轧窄翼缘（HN类）H型钢417

A.2.4 超厚超重H型钢417

A.2.5 热轧桩用H型钢420

A.2.6 热轧剖分T型钢421

A.3 焊接H型钢424

A.3.1 普通焊接H型钢424

A.3.2 轻型焊接H型钢428

A.3.3 结构用普通高频焊接薄壁H型钢429

A.3.4 结构用卷边高频焊接薄壁H型钢431

A.4 国内厂家已生产的H型钢431

A.4.1 马鞍山钢铁股份有限公司H型钢产品431

A.4.2 马鞍山钢铁股份有限公司H型钢桩产品434

A.4.3 鞍山第一轧钢厂热轧H型钢产品434

A.4.4 莱芜钢铁股份有限公司H型钢产品436

A.5 热轧型钢436

A.5.1 工字钢436

A.5.2 槽钢438

A.5.3 等边角钢439

A.5.4 不等边角钢439

A.5.5 L型钢449

附录B 国外H型钢的规格及截面特性449

B.1 日本轧制H型钢449

B.1.1 日本轧制普通H型钢449

B.1.2 日本产桩用H型钢451

B.2 英国轧制H型钢452

B.2.1 英国轧制“通用梁型”H型钢452

B.2.2 英国轧制“通用柱型”H型钢455

B.2.3 英国轧制“柱用”H型钢456

B.3 美国轧制H型钢456

B.3.1 美国轧制W系列H型钢456

B.3.2 美国轧制M系列H型钢456

B.3.3 美国轧制HP系列H型钢456

参考文献470